雙向大跨距平移海洋修井機配管系統(tǒng)技術研究

郭小艷， 武衛(wèi)衛(wèi)， 蔣合艷， 程曉麗， 吳衛(wèi)周， 蘭輝

（1.國家油氣鉆井裝備工程技術研究中心，陜西 寶雞721000；2.寶雞石油機械有限責任公司，陜西 寶雞721000；3.秦川機床工具集團股份公司，陜西 寶雞721009）

0 引言

在海洋石油資源開采過程中，對油井進行合理有效的維修作業(yè)是提高油井利用率和原油采收率的重要保障之一，也是減少油氣開采污染以及降本增效的發(fā)展方向[1]。海洋修井機是我國海上采油平臺實施修井作業(yè)的關鍵裝備。而海洋修井機的配管系統(tǒng)經(jīng)常被形象地比喻成人體的血管，只有通過合理布置的管路，才能使平臺上各系統(tǒng)功能得以正常連接、發(fā)揮作用，與此同時，配管系統(tǒng)設計的好壞直接影響海洋修井機的經(jīng)濟成本和整體質量。由于修井機管子種類繁多、數(shù)量龐大、約束條件復雜、布置空間有限。所以配管系統(tǒng)是海洋工程平臺設計中重要的設計內容之一。

1 總體方案

該海洋修井機的油田共設南、北兩處井槽，總長約70 m，寬約12 m。每處井槽設置5排4列共20處井口，井口行間距為1.8 m，列間距為2 m。該海洋修井機主體包括上底座和中間底座兩部分，修井機整體安裝于組塊上甲板南北方向跨距為12 m的導軌上。為了保證整體布局緊湊性，同時兼顧南、北兩側大跨距作業(yè)工況，采用修井機整體沿南北導軌（位于組塊上甲板上）平移、上底座沿東西導軌（位于中間底座上）平移的設計思路。在組塊上甲板和中間底座之間沿南北方向安裝南北環(huán)形保溫拖鏈，在中間底座和上底座之間沿東西方向安裝東西單向保溫拖鏈，在兩個拖鏈內分別安裝2 in淡水、海水、生產(chǎn)水、儀表氣、公用氣軟管各1根以及2根3 in消防軟管。拖鏈的設置縮短了管線長度，滿足了修井機雙向平移大跨距作業(yè)需求。

2 關鍵技術

2.1 多級過濾防逆回地漏

安裝于上底座和中間底座臺面上的地漏用于開排系統(tǒng)中收集鉆臺面降水和清洗水。地漏結構如圖1所示。地漏本體上部由鋼板圍城方形槽結構1，內部安裝可更換的鍍鋅格柵2，能夠過濾和阻擋尺寸較大的雜物進入地漏而堵塞管道，并且格柵板具有滿足人行走的強度。地漏方形槽下部設置圓形泥沙收集槽3，收集槽中心焊接有排污管，排污管4上部圓周方向焊有4塊翼板5，起到二級過濾的作用，翼板上設置有帶提環(huán)的護帽，防止排污管的污水逆返以及異味氣體溢出。該地漏流通性好、不易堵塞、方便清理[2-4]，為平臺開排系統(tǒng)長時間安全運行提供了保證。

圖1 地漏示意圖

2.2 南北環(huán)形保溫拖鏈

2.2.1 結構介紹

由于修井機需滿足南北大跨距（長度62 m）作業(yè)需求，如采用常規(guī)單向拖鏈，存在拖鏈長度過長及支撐困難的問題，故在組塊上甲板與中間底座之間安裝環(huán)形保溫南北拖鏈，具體結構如圖2所示。由圖可知，環(huán)形拖鏈在保證約62 m的行程條件下，外形長度不超過6.7 m。

圖2 南北環(huán)形保溫拖鏈結構圖

該拖鏈整體采用316L不銹鋼材料，拖鏈水平旋轉支撐棒采用PVC外套，PVC外套可以圍繞鋼芯轉動，將纜線分隔，拖鏈內軟管和電纜的布置按照管線走外圈、電纜走內圈的方式設計，由內至外依次為：動力電纜、儀表和通信纜、7根軟管管線。拖鏈內部空間、拖鏈底板和面板內側噴涂一定厚度的保溫涂層，保溫涂層能夠實現(xiàn)拖鏈溫損少，保持拖鏈溫度恒定，內腔最低溫度恒溫范圍控制在合適的溫度范圍內，保溫拖鏈內部熱量傳輸管道材質為防爆阻燃保溫性能好的硅橡膠，為便于內部熱風出口排布，管道壁配置有電磁閥金屬接口。拖鏈加熱設備采用PLC集成數(shù)據(jù)控制，多級高靈敏溫度傳感器多段點采集控制，直流電磁閥多段點分布控制熱風出口，通過啟動指令，自動打開加熱系統(tǒng)，30 s后啟動風壓風機，并逐一打開熱風電磁閥實現(xiàn)多段點恒溫送風，恒溫控制各段點電磁閥開、閉，很好地解決了冬季拖鏈軟管內液體介質凍結的問題，保證了液體良好的流動性[5-7]。

2.2.2 主要技術參數(shù)

最高環(huán)境溫度為50 ℃；最低環(huán)境溫度為-20 ℃；最大相對濕度為60%～97%；大氣環(huán)境為潮濕含鹽；彎曲半徑為R=500 mm；行程為62 m；內腔最低溫度恒溫范圍為5 ℃±1 ℃。

2.3 配管相關技術研究

配管系統(tǒng)設計的好壞不僅關系到管路布置的美觀性，同時也關系到管路上相關閥件、附件的操作便捷性，并且影響海洋修井機質量控制工作的順利開展，而且有助于節(jié)省建造成本、縮短建造周期[8]。所以，配管系統(tǒng)設計過程中，為減少施工返工，應注意以下兩個方面。

2.3.1 管線間距技術

圖2 （續(xù)）

修井機中布置的管線種類繁多，包括：儀表氣、公用氣、淡水、海水、生產(chǎn)水、消防水（包括清水和泡沫兩種）、開排系統(tǒng)、低壓泥漿、高壓泥漿及液壓管線。布置管線時，要統(tǒng)籌規(guī)劃，采用三維設計盡量避免管線之間以及管線與結構件干涉，如圖3所示。而且要注重管線間距，考慮管線保溫空間。一般而言，對于3 in及以上管線，保溫層最小厚度為50 mm；小于3 in管線，保溫層最小厚度為30 mm，在各保溫層外表面之間及保溫層與設備和結構之間的最少間距為25 mm。

2.3.2 逃生通道避讓技術

配管的布置不能影響逃生通道的正常使用。所有管道及管支吊架布置必需滿足垂直凈空間的要求：距離逃生通道及工作區(qū)域的垂直高度2.2 m；距離走道及平臺通道的垂直高度2.1 m；管道底部距離甲板的最小高度0.2 m。所有管道及管支吊架布置須滿足以下水平凈空間的要求：與逃生通道、外圍走道的水平間距1.0 m；與維修通道的水平間距1.0 m；與不常用的走道、梯道的水平間距0.76 m；與容器上部操作維修平臺或通道的水平間距1 m，圖4為上底座配管圖，上底座鉆臺下布置的管線，不能影響中間底座上人員的操作及逃生。

圖3 配管系統(tǒng)三維示意圖

圖4 上底座配管圖

4 結論

介紹了雙向大跨距平移海洋修井機配管系統(tǒng)的關鍵技術，保證了設計的配管系統(tǒng)不僅布置美觀，而且便于操作管路上的閥件等附件，節(jié)省建造成本并縮短建造周期：

作者簡介：石國玲（1979—），女，本科，工程師，從事液壓油缸、工藝裝備設計研究工作。

收稿日期：2020-06-19

1）開排系統(tǒng)中采用的多級過濾防逆回地漏，流通性好、不易堵塞、方便清理，為平臺開排系統(tǒng)長時間安全運行提供了保證。

2）在組塊上甲板與中間底座之間安裝的南北環(huán)形保溫拖鏈，滿足了修井機大跨距作業(yè)需求，解決了采用常規(guī)單向拖鏈造成拖鏈長度較長的問題，并很好地保證了冬季液體良好的流動性。

3）介紹了配管系統(tǒng)設計過程中需要注意的管線間距及逃生通道避讓技術，保證設計的管線不僅布置美觀，而且路線較短，質量較輕，盡可能縮短建造周期，降低配管施工成本。